钢结构桥梁Y 形墩上拉式自平衡支架施工技术

2021-03-20叶思雨徐山山

城市建筑空间 2021年1期

关键词：分力支墩支撑架

钱利，叶思雨，徐山山，李明

（浙江中天恒筑钢构有限公司，浙江杭州 310008）

1 工程概况

常山县滨江一期人行景观桥采用四跨钢结构连续箱梁，跨径布置为（42.0+70.5+70.5+42.0）m，其中1～3 号桥墩采用Y形墩，并与主梁刚接，基础采用桩接承台，如图1 所示。

图1 常山滨江一期人行景观桥效果

Y 形桥墩支墩部分横向宽3.8～7.0m 渐变，高约7.0m。干墩部分纵桥向宽2.3m，横桥向宽3.8m，高约8.1m。桥墩内部结构为单箱四室结构，配置钢筋，灌注自密实混凝土，Y 形桥墩深化模型如图2 所示。

图2 Y 形桥墩深化模型

2 常规施工方案

2.1 常规支撑架构造

常规Y 形桥墩施工方案为钢管桩贝雷片满堂支架或钢管桩支撑架[1-2]。钢管桩贝雷片满堂支撑方案为钢管桩支撑，搭设满堂贝雷架施工（见图3）。钢管桩支撑架方案是将钢管打入河床，在水位以上采用H 型钢将钢管桩焊接为临时支撑架[3-4]，如图4 所示。

2.2 常规施工方案中存在的问题

图3 钢管桩贝雷片满堂支架

图4 钢管桩支撑架

本工程横跨常山港，水位深度达6m，且该河段河床起伏大，河床上的卵石层及岩层等地质情况复杂，采用常规钢管桩支架稳定性极差，存在安全隐患，且采用水中搭设支架工期长、投资成本较高。因此，亟须一种安全性较高、成本较低的Y形支墩施工技术解决以上常规施工方案中存在的问题。

3 Y 形墩上拉式自平衡支架施工方案

为保证支架搭设施工安全和施工质量，降低支架搭设成本，加快施工进度，本工程采用自平衡施工支架进行Y 形钢构墩安装，如图5 所示。

图5 自平衡支架构造

3.1 自平衡支架原理

自平衡支架主要工艺原理为利用支架与Y 形钢墩干墩的抗拉、抗弯性能确保Y 形钢墩安装的顺利进行。

3.1.1 水平分力和竖向力平衡

Y 形钢墩安装过程中，由于支墩为倾斜结构，安装过程中在自重的作用下会产生较大的水平分力和竖向分力，需采用相应的结构抵抗水平和竖向分力，从而保证整个结构在施工过程中的安全性。通过设置自平衡支架，将安装过程中产生的水平分力通过自平衡支架的上部杆件进行平衡，产生的竖向力通过自平衡支架的竖向杆件传给墩座。

3.1.2 弯矩平衡原理

在安装Y 形墩第1 片支墩时，其倾斜构造将对自平衡支架产生力矩，从而在支架与墩柱连接处产生弯矩。为保证弯矩顺利传递，自平衡支架的中心钢立柱与墩柱采用焊接方式连接，为保证安装质量，焊缝应达到一级焊缝要求。支架结构及刚接节点可平衡产生的弯矩，从而确保Y 形钢墩安装的安全稳定性。

3.2 钢结构Y 形桥墩施工工艺流程

钢结构Y 形桥墩施工工艺流程如图6 所示。

图6 Y 形桥墩施工工艺流程

3.3 自平衡支架设计与验算

支架在设计与验算过程中，主要考虑如下2 种不利工况：工况1 为单侧支墩安装好吊机脱钩后；工况2 为双侧都安装好脱钩后，如图7 所示。根据不同工况建立相应计算模型，以确定支架所用型钢截面、尺寸等各项数据，确保支架满足施工要求。

图7 不同工况下的计算模型

3.4 自平衡支架现场安装

首先进行钢桥干墩施工，如图8 所示，干墩安装完成后进行支架安装的测设，分别将经纬仪架设于2 个控制点上，用角度前方交汇法确定各临时支架的中心位置，用极坐标法确定支架中心线，通过所测得的数据确定支架的安装位置。

根据测量放样设置的中心点进行自平衡支架的安装（见图9），因自平衡支架与墩柱刚接位置为抗弯节点，也是竖向承载力的支撑点，刚接位置的焊接质量必须达到一级焊缝要求。在焊接前，先处理原墩座的底漆、杂物等，确保焊接质量[5]。自平衡支架安装过程中的控制要点为垂直度控制，使用全站仪校正法进行控制。

图8 钢桥墩干墩安装

图9 自平衡支架安装

3.5 Y 形墩安装

1）试吊对于大件起吊一般先进行试吊，将吊件吊起100mm，检查起重机各部位有无异常、吊件状态是否与预想一致（是否存在倾斜、刮碰等）及检查吊具有无异常，保持10min 后放下，准备好后进行再次起吊，检查无误后方可进行支墩吊装。吊装过程设专人统一指挥，2 台起重机协调作业，为保证吊装作业平稳进行，吊装起升速度宜控制在3m/min 以下。

2）现场吊装将一侧钢支墩吊装就位后，通过倒链调整斜度，焊接钢支墩与支架、钢支墩与钢桥墩，焊接完成后脱钩，如图10 所示，用同样方式安装另一侧钢支墩。